Бесконтактные датчики положения объекта лтапром
Перейти к содержимому

Бесконтактные датчики положения объекта лтапром

  • автор:

Бесконтактные датчики PNP и NPN

Основное назначение бесконтактных датчиков приближения — это позиционирование и обнаружение объектов без физического контакта.
Особенно они применяются там, где.

Читать 4 минуты
Последнее обновление 17 апреля 2023

Бесконтактные датчики PNP

Бесконтактные датчики NPN

Бесконтактные датчики PNP и NPN

Основное назначение бесконтактных датчиков приближения — это позиционирование и обнаружение объектов без физического контакта.
Особенно они применяются там, где требуется обнаружение равномерных движений – например в качестве бесконтактного переключателя (концевого индуктивного выключателя) для определения движущихся частей машин (станков), а также в качестве генератора импульсов и т.п.

Возможности коммутационного элемента бесконтактного датчика различаются по схеме (типу) выхода PNP, NPN и по возможности коммутационного элемента по коммутационной функции:

Навигация

  • Бесконтактные датчики PNP
  • Бесконтактные датчики NPN

Бесконтактные датчики PNP

Схема выхода PNP (общий минус «-»), нагрузка включается в цепь относительно минуса «-» (синий провод), замыкание коммутационного элемента на плюс «+» (коричневый провод).

Датчики PNP наиболее популярны и широко применяются в автоматизации промышленных процессах Европейскими производителями оборудования.

Бесконтактные датчики PNP

Бесконтактные датчики NPN

Бесконтактные датчики NPN

Схема выхода NPN (общий плюс «+») — нагрузка включается в цепь относительно плюса «+» (коричневый провод), замыкание коммутационного элемента на минус «-» (синий провод).

Датчики NPN в основном применяются производителями оборудования стран Юго-Восточной Азии.

Читать также

Диффузный датчик тип-D (отражение от объекта) предназначен для организации систем автоматизированного контроля и управления технологическими процессами.

Оборудование СЕНСОР во взрывозащищенном исполнении производится с различными видами взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» уровня «ia», «mb» (герметизация компаундом).

Оптические датчики серии ВБО применяются во всех отраслях для позиционирования или счета объектов.
Использование в датчиках кодированного инфракрасного излучения позволяет избежать влияния посторонних источников света.

Результат

Вся продукция соответствует требованиям ГОСТ IEC 60947-5-2-2012 и сертифицирована и Технического регламента
«О безопасности низковольтного оборудования» ТР ТС 004/2011
«Электромагнитная совместимость технических средств» ТР ТС 020/2011

Получить ответ на интересующие вопросы и сделать заказ можно по телефону: +7 (343) 379-53-60 или e-mail: sale@sensor-com.ru
Звоните или пишите — наши специалисты помогут разобраться в технических характеристиках и сделать правильный выбор!

Датчики положения объекта

Под термином «датчик» (его ещё называют сенсором) понимается электрический прибор, реагирующий на воздействие внешней среды и преобразующий его в электрический сигнал. Одна из разновидностей прибора – датчик положения (позиции), связывающий механическую и электронную часть оборудования.

Датчик положения предназначен для определения местоположения того или иного объекта вне зависимости от его физического состояния. То есть, наблюдаемым объектом может быть не только твёрдое тело, но и иная субстанция (например, жидкость).

С помощью данного сенсора решаются следующие задачи:

  • отслеживание положения и перемещения (линейного и углового) компонентов машин и механизмов, сопровождаемое передачей данных;
  • регулирование направляющих шкивов;
  • осуществление обратной связи в робототехнике, АСУ и других системах;
  • выполнение функций электропривода;
  • определение расстояния между предметами.

Датчики позиции также широко используются в научно-исследовательских лабораториях при проведении испытаний.

Классификация и принцип действия

Датчики положения делятся на две большие группы: бесконтактные и контактные.

Контактные датчики

Работа этих приборов основана на изменении электрического сопротивления, когда меняется та или иная механическая величина, то есть, на трансформации физического перемещения в электросигнал. После того как измеряемая величина достигает определённой величины, включённые в цепь электрические контакты замыкаются либо размыкаются, сигнализируя о выходе объекта за пределы заданного значения.

Бесконтактные датчики

Эти приборы, называемые также сенсорными выключателями, срабатывают без контакта с движущимся предметом. Связь между сенсором и объектом происходит благодаря электромагнитному полю.

Индуктивные датчики, основные детали которого изготавливаются из латуни или полиамида, отличаются надёжностью конструкции и способностью противостоять высоким нагрузкам. Электромагнитное поле создаёт генератор, в то время как обработку данных и передачу электрического сигнала обеспечивают триггер Шмидта и усилитель, контролируемый светодиодным индикатором. Индуктивный прибор начинает функционировать после того, как включается генератор и возникает электромагнитное поле. Амплитуда колебаний генератора постоянно меняется под воздействием вихревых токов. Когда в область действия электромагнитного поля попадает перемещающийся в пространстве металлический объект, сигнал об этом поступает на управляющий блок, где происходит его обработка. Сила и характер сигнала зависят от габаритов объекта и дистанции, отделяющей его от датчика.

Ёмкостные датчики бывают одно- и двухъёмкостные. Они исполнены в стальном или пластиковом корпусе плоской или цилиндрической формы. Внутри корпуса находятся штыревые электроды, осуществляющие обратную связь с генератором, и конденсатор с диэлектрической прокладкой. При перемещении подвижной пластины конденсатора расстояние до неподвижной пластины увеличивается, а диэлектрическая прокладка деформируется, меняя диэлектрическую проницаемость. Приборы данного типа имеют высокую чувствительность и небольшую инерционность, они могут измерять линейные и угловые перемещения предметов, а также их размеры.

Оптические датчики представлены, главным образом, фотодатчиками, работающими в инфракрасной зоне. Они способны определять местоположение объектов, движущихся с большой скоростью, и имеют несколько разновидностей, среди которых:

  1. Барьерные, выпускаются в двухблочном исполнении. Применяются для обнаружения предметов (барьеров), оказавшихся между установленными друг против друга передатчиком и приёмником. Радиус действия прибора достигает 100 метров.

  1. Диффузионные с моноблочным корпусом. Работают по принципу зеркального отражения. Не требуют точной фокусировки, так как рассчитаны на работу с объектами, удалёнными от прибора не более чем на 2 метра.

  1. Рефлекторные, совмещающие в себе передающее и принимающее устройство, а также поляризационный фильтр. Отражение луча происходит за счёт рефлектора. Радиус действия прибора достигает 8 метров.

Лазерные датчики отличает высокая точность измерений. Они способны улавливать малейшее движение предмета и определять его местоположение и размеры. Эти приборы имеют сравнительно небольшие размеры и потребляют незначительное количество энергии. При обнаружении инородного объекта включение сигнализации происходит мгновенно.

Работа прибора основана на принципе триангуляции, дающего высокую степень распознавания объекта. Лазерный луч, излучаемый приёмником, попадает на поверхность предмета, после чего отражается под конкретным углом. На значение угла влияет расстояние от передатчика до предмета обнаружения. После возвращения луча в принимающее устройство происходит считывание информации микроконтроллером, определение параметров объекта и места его местоположения. Самые точные данные, вплоть до формы постороннего объекта, дают приборы фазового типа.

Ультразвуковые датчики преобразуют электрический ток в ультразвуковые волны частотой от 20 до 60 кГц. Работа этих приборов базируется на тех же принципах, что и работа радара. То есть, они обнаруживают предмет по отражённым от него звуковым волнам. Поскольку скорость звука является постоянной величиной, ультразвуковой датчик вычисляет расстояние до попавшего в радиус действия предмета на основе диапазона времени, в течение которого сигнал вышел из передатчика и вернулся в приёмник.

Сфера применения

Датчики положения различных типов, регистрирующие линейное и угловое перемещение объектов, включая скорость их перемещения, применяются во многих отраслях, среди которых:

  • машиностроение (металлообработка, сборочное и конвейерное производство);
  • автотранспортная, специальная и сельскохозяйственная техника: в механических коробках переключения передач, системах управления движением (двигатель, рулевое управление, подвеска, гидравлика и т.д.);
  • робототехника;
  • радиотехника;
  • автоматизированные системы управления (АСУ);
  • медицинское оборудование;
  • деревообрабатывающая промышленность;
  • станки с ЧПУ;
  • гидравлические и пневматические системы;
  • системы слежения и охраны;
  • управление светом (особенно в «умных» домах»);
  • лабораторные исследования.

Данный перечень далеко не полный. Редко какое современное производство или технологический процесс обходится без датчиков различного назначения, в том числе датчиков положения. Главной задачей остаётся сделать правильный выбор в зависимости от решаемых задач.

Бесконтактные датчики

Кельвин ИКС 4-20

Бесконтактные датчики (сенсорный выключатель) – приборы промышленной автоматизации, созданные для контроля положения различных объектов. Выключатели способны работать без физического и механического контакта, что существенно повышает надежность работы и уменьшает возможность возникновения непредвиденных рисков. Нашли применение в ряде сфер:

  • Как концевые датчики в станкостроение;
  • Регистрация предметов на конвейерах;
  • Системы охраны зданий и территорий.

Виды датчиков

Существует большое количество различных датчиков, которые отличаются по принципу действия, измеряемому объекту и устройству прибора:

  • Индуктивные – измеряют параметры катушки индуктивности, в поле которой попадает регистрируемый металлический объект.
  • Ёмкостные – измеряют ёмкость электрического конденсатора, в воздушный диэлектрик которого попадает регистрируемый объект.
  • Оптические – работают на принципе перекрытия луча света непрозрачным объектом.
  • Ультразвуковые – работают на принципе эхолокации ультразвуком.
  • Микроволновые – работают на принципе локации СВЧ излучением «на просвет» или «на отражение».
  • Магниточувствительные – простая пара магнит-геркон или датчик Холла.
  • Инфракрасные – работает за счет отслеживания уровня ИК-излучения в поле зрения датчика.

Индуктивные датчики

Их применяют для измерения положения и скорости в неблагоприятных условиях эксплуатации оборудования – высокая температура, обилие влаги или наличие посторонних элементов (грязь, жир, пыль). Работают по принципу трансформатора и физического явления, основанного на электрических токах, создающих магнитное поле. Индуктивные датчики обычно генерируют электрический сигнал, который пропорционален смещению (приближению) проводящего или магнитопроницаемого объекта.

Благодаря тому, что связанные схемы обработки сигналов не нужно располагать близко к чувствительным катушкам, индуктивные датчики можно располагать в крайне тяжелых условиях эксплуатации, где другие виды датчиков не смогут нормально функционировать. Поэтому их часто применяют, если есть необходимость обеспечения безопасности или высокой надежности работы, например, военная, аэрокосмическая, железнодорожная и тяжелая промышленность.

Ёмкостные датчики

Представляет из себя преобразователь параметрического типа, в котором изменение измеряемой величины преобразуется в изменение ёмкостного сопротивления. Как правило, выключатель – это конденсатор плоской или цилиндрической формы. Одна из пластин перманентна и является самим датчиком, а вторая – объектом измерения и перемещается. В процессе этого движения изменяется расстояние между условными пластинами, происходит деформация воздушного диэлектрика, смена положения, проницаемости и пр, электрическая схема датчика фиксирует эти изменения и выдает сигнал о наличии объекта в близи датчика.

Эти датчики применяют в ряде отраслей, где требуется контроль производственных процессов. Они могут определить уровень заполнения резервуаров, выполнять функцию выключателей на автоматизированных линиях, станках и конвейерах в машиностроительной, энергетической и других промышленных областях.

Оптические датчики

Это группа устройств, срабатывающая на свет или изменение его параметров. Вторичная функция аппаратуры – передача соответствующего сигнала в систему индустриально поддержки. Индикативные возможности датчика определяются его устройством и областью применения. На данный момент существует широкий спектр оборудования:

  • Диффузные – способны обнаруживать объекты разных форм любого материала исполнения. Конструктивно представляет приемник и излучатель в одном корпусе. Благодаря эффекту диффузного отражения от объекта на работу прибора не влияет засветка, переполюсовка или необходимость точной фокусировки.
  • С раздельным приемником и передатчиком (на пересечение луча) – считается самым надежным. Отличается внушительной дальностью работы и устойчивостью к помехам. В раздельном исполнении датчика активные модули могут быть разнесены на десятки метров. Часто применяют на производствах с повышенным загрязнением воздуха или примеси газа.
  • Рефлекторный – могут обнаруживать объекты, которые находятся в зоне перекрытия оптического излучения, которое отражается от рефлектора (зеркала, рефлекторной наклейки). Активный модуль датчиков состоит из излучателя и коммутационного элемента релейного типа или полупроводникового диода. В корпусе находятся излучатель и принимающий блок излучения.

Где купить бесконтактные датчики

Оформить заявку или узнать цену на бесконтактные датчики можно у наших менеджеров. Мы работаем как с российскими, так и иностранными брендами, поэтому можем предложить ряд аналогов, подходящих под требования к оборудованию. Компания СОЮЗ-ПРИБОР – это официальный дистрибьютер и дилер ряда торговых марок, поэтому мы готовы отвечать за качество поставляемой продукции.

Бесконтактные датчики. Принцип работы и подбор под задачу

Бесконтактные датчики положения – это датчики, предназначенные для контроля, подсчета и позиционирования объектов и работающие без физического и механического контакта с ними. Эти устройства прочно зарекомендовали себя в станкостроении, машиностроении, деревообработке, металлургии, фармацевтике, бумажной, пищевой промышленностях и других сферах, где необходим непрерывный контроль положения и подсчет объектов, а также проверка продукции на брак.

Данные устройства еще называют бесконтактными выключателями или датчиками положения. Сферы применения этих датчиков частично пересекаются с применением «контактных» аналогов – концевых выключателей.

Отличия контактных и бесконтактных выключателей

Концевые выключатели имеют дискретный выход и срабатывают при непосредственном контакте с объектом. Например, при гибке арматуры на специализированном станке точность изгиба достигается при помощи «концевика» – изгибаемая арматура его касается, и изгиб прекращается.

В отличие от концевых выключателей бесконтактные выключатели работают без какого-либо контакта с контролируемым объектом. И это одно из основных достоинств бесконтактных датчиков – отсутствие механического воздействия и, как следствие, износа датчика и самого объекта. Однако настройка бесконтактного датчика под определенный технологический процесс – задача более сложная, чем настройка концевого выключателя. Ошибка в этой настройке может существенно снизить надежность системы.

В данной статье мы рассмотрим основные типы бесконтактных датчиков, их особенности и возможные применения. Надеемся, что представленная информация в дальнейшем поможет вам безошибочно подобрать нужный датчик под вашу задачу.

Типы бесконтактных датчиков

Бесконтактные датчики подразделяются на несколько типов в зависимости от принципа работы. Существуют ультразвуковые и магниточувствительные датчики, но наиболее популярными являются оптические, емкостные и индуктивные датчики, о которых и пойдет речь.

Внешне эти типы датчиков очень похожи, изготавливаются в одинаковых корпусах, поэтому у пользователей часто возникают сомнение и путаница в выборе того или иного типа датчика. Однако у каждого из них есть свои достоинства и недостатки, которые и определяют область их применения.

Емкостные датчики

Принцип действия этого типа датчиков заключается в изменении электрической емкости конденсатора. Чувствительная часть датчика представляет собой «развернутый» конденсатор, имеющий электрическое поле, ширина которого, по сути, является расстоянием срабатывания устройства. При внесении в электрическое поле объекта с диэлектрической проницаемостью больше единицы емкость конденсатора увеличивается, и на выходе датчика формируется сигнал.

Следует заметить, чем больше размер чувствительной части датчика, тем больше емкость конденсатора и границы его электрического поля, а, следовательно, больше расстояние срабатывания датчика. На большинстве датчиков чувствительность срабатывания можно настраивать с помощью встроенного регулятора, таким образом, появляется возможность адаптировать датчик под определенную задачу, например, для контроля наполнения емкостей. В этом случаем датчик может «видеть» — полная перед ним емкость или нет.

С емкостными датчиками серии ВБ1 можно ознакомиться на сайте ОВЕН: https://vk.cc/a341xh

Индуктивные датчики

Среди бесконтактных датчиков самыми «разборчивыми» являются индуктивные датчики. В отличие от других типов датчиков они могут реагировать только на металлы и не чувствительны к остальным материалам. Кажется, что это минус? А вот и нет. Благодаря такой избирательности индуктивные датчики исключают ложные срабатывания на посторонние (неметаллические) предметы, что делает систему более надежной.

Принцип действия индуктивных бесконтактных датчиков основан на изменении параметров магнитного поля катушки индуктивности, в зону которой попадает металлический объект. При подаче питания перед активной зоной датчика, представляющей собой катушку индуктивности, возникает магнитное поле, которое является зоной чувствительности датчика. При внесении в эту зону металлического объекта изменяются параметры поля катушки и состояние выхода датчика.

Расстояние срабатывания индуктивных датчиков по аналогии с емкостными зависит от конструктивного исполнения.

Объектами воздействия на индуктивные датчики являются только металлические, магнитные, ферромагнитные материалы и аморфные металлы. Поэтому индуктивные датчики наиболее эффективно использовать в качестве выключателей в транспортной отрасли, металлургии, промышленной автоматике и машиностроении – для контроля вращения валов и шестерен станков и позиционирования на них металлических объектов.

В ассортименте компании ОВЕН представлены три линейки индуктивных датчиков: ВБ2, LA и LK. Каждая линейка датчиков имеет свои конструктивные и эксплуатационные особенности, ознакомиться с которыми можно по ссылкам:

Оптические датчики

Вспомните кадры из блокбастеров, где главным героям приходилось карабкаться через множество световых лучей, не задевая ни один из них, чтобы не сработала охранная сигнализация. По сути, это и есть лучи от оптических датчиков положения.

Принцип работы таких датчиков довольно прост. Есть излучатель и лучеприемник. При прерывании луча света между этими элементами происходит срабатывание датчика и передача сигнала в систему управления.

Становится понятно, что оптические датчики предназначены для контроля непрозрачных объектов. Обычно в оптических датчиках излучатель и лучеприемник совмещены, то есть находятся в одном корпусе. Но есть модификации, в которых эти элементы разнесены (как на рисунке выше).

Компания ОВЕН представляет широкий ассортимент бесконтактных оптических датчиков серии ВБ3, состоящий из диффузных, барьерных и рефлекторных датчиков, ознакомиться подробнее с которыми можно по ссылке: https://vk.cc/a33VTH

Рассмотрим подробнее указанные подтипы оптических датчиков.

Оптический барьерный датчик

В оптических барьерных датчиках излучатель и лучеприменик разнесены и представляют собой отдельные устройства, работающие в паре. Дальность действия, то есть расстояние, на которое можно разнести излучатель и светоприемник, может достигать нескольких десятков метров. Природа распространения светового луча гарантирует таким датчикам высокую надежность и помехозащищенность, однако при больших расстояниях срабатывания необходима настройка лучеприемника для его точной работы.

За счет большого расстояния срабатывания оптических барьерных датчиков они широко применяются на различного рода конвейерах, т.е. когда требуется подсчет сравнительно больших предметов либо контроль их брака.

У барьерных датчиков имеется преимущество, которое не всегда заметно пользователю. Так как излучатель и лучеприемник – это два разных устройства, есть возможность заменить одно из них при поломке или по иной причине. Также стоит заметить, что при использовании таких датчиков необходимо подводить питание и к излучателю, и к приемнику.

Оптический рефлекторный датчик

В рефлекторных датчиках излучатель и лучеприемник расположены в одном корпусе. Датчик работает по принципу отражения света от светоотражающей поверхности (рефлектора). Рефлектором для таких датчиков может служить любой светоотражающий объект, например, зеркало или катафот (как на велосипеде). Также возможен вариант использования отражающих меток, устанавливаемых непосредственно на объектах контроля.

Расстояние срабатывания у рефлекторных датчиков может достигать 10 метров, поэтому основная цель их применения точно такая же, как у барьерных датчиков – подсчет объектов и контроль их брака на конвейерных производствах.

Оптический диффузный датчик

Диффузные датчики очень схожи с рефлекторными. Имеется устройство, совмещающее в себе излучатель и лучеприемник. Принцип действия аналогичен рефлекторному датчику – отражение от поверхности. Однако есть одно отличие – отражение происходит непосредственно от объекта без использования меток и катафотов. При этом поверхность контролируемого объекта может быть выполнена из различных материалов (пластмасса, картон, стекло, металл и т.д.).

Тогда что же может делать этот тип датчиков, чего не может рефлекторный? Диффузный датчик имеет регулятор чувствительности, с помощью которого можно настроить датчик на работу с определенным типом материала.

Диффузные датчики рассчитаны на меньшее расстояние срабатывания (не более 100 см) и больше всего подходят для контроля наличия составных частей (крышки, заглушки, наклейки и т.д.).

Выводы и рекомендации

Таким образом, если вы решили применять бесконтактные датчики для автоматизации какого-либо технологического процесса на своем предприятии, но встретились с трудностями в подборе нужного типа датчика, рекомендуем придерживаться простых правил:

  1. Если требуется контролировать неметаллические объекты либо проверять наполнение малых емкостей – подойдет емкостной датчик.

2. Если требуется позиционирование металлических объектов либо подсчет оборотов их вращения – обратите внимание на индуктивные датчики.

3. Если требуется осуществлять контроль за большими объектами и подсчитывать их количество с больших расстояний – выбирайте оптические датчики.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *